Меры по снижению ущерба при взрыве внутри помещения и причины аварийных взрывов

Рассмотрим причины значительных разрушений жилых зданий при аварийных взрывах.

В настоящее время проектирование зданий с взрывоопасными технологиями осуществляется в соответствии с рекомендациями СНиП 2.09.02-85*) «Производственные здания», где требуется на каждые 1000 м³ свободного объема помещения иметь не менее 50 м² освобождаемых сбросных проемов. При этом предполагается, что взрывные нагрузки не превысят 5 кПа. Данный параметр определяет минимальную несущую способность промышленного здания, которая и закладывается в проект. Это в определенной степени гарантирует их безопасность при внутреннем взрыве.

При проектировании жилых зданий (в том числе и газифицированных) вопрос их взрывоустойчивости вообще не рассматривается, т.к. они не относятся к категории взрывоопасных объектов. При этом площадь оконных проемов, которые при аварийном взрыве выполняют роль сбросных отверстий, определяется из норм освещенности жилых помещений. А несущая способность зданий не проверяется на горизонтальные (взрывные) нагрузки. Вместе с этим аварийные взрывы в жилых домах происходят достаточно часто.

Назначение площади оконных проемов из норм освещенности жилых помещений обеспечивает уровень безопасных нагрузок в 5 кПа, т.е. обеспечивает взрывоустойчивость здания, при условии, что оно проектируется как промышленное и взрывоопасное производство. Причем только при условии правильного выбора вида и характера предохранительных конструкций (остекления).

На практике происходит следующее. Либо несущая способность здания относительно горизонтальных нагрузок ниже безопасного уровня – 5 кПа, либо параметры предохранительных конструкций не удовлетворяют требованиям взрывобезопасности. Например, для остекления необходимым условием, обеспечивающим взрывоустойчивость помещений, является его вскрытие при уровнях избыточного давления в помещении 1-2 кПа. Для легкосбрасываемых конструкций существуют, кроме этого, ограничения на их инерционность.

Исходя из сказанного, существуют две основные причины значительных разрушений жилых зданий при аварийных взрывах.

Первая – малая несущая способность зданий относительно горизонтальных нагрузок. В первую очередь это относится к кирпичным зданиям.

Вторая причина – установка в помещениях с газовыми приборами усиленных вариантов остекления, что противоречит нормам взрывозащиты. Одной из причин значительных разрушений на Щербаковской улице явилось именно использование стеклопакетов, обладающих повышенными прочностными характеристиками (Рис.4.2). Следовательно, использование стеклопакетов в помещениях, где возможна загазованность, представляет значительную опасность с точки зрения взрывоустойчивости. При аварийных взрывах окна, оборудованные таким остеклением, не выполняют роль сбросных проемов, что приводит к резкому повышению взрывного давления.

РИС.4.2 Стеклопакеты в аварийной квартире (третий этаж)

Панельные здания или здания каркасного типа обладают более высокой несущей способностью. Поэтому при аварийных взрывах возможен срыв стеновой плиты, но здание в целом сохраняет устойчивость.

Кроме этого необходимо иметь в виду, что вероятность взрыва значительно возрастает при ухудшении качества вентиляции. На это указывает статистика взрывов, количество которых резко увеличивается в периоды межсезонья, когда отключается (или еще не включено) отопление. В эти периоды температура в квартирах близка к температуре окружающей среды (окна в квартирах при этом закрыты), поэтому качество естественной вентиляции достаточно плохое (вентиляция «опрокидывается»). Следствием этого является формирование взрывоопасной смеси даже при незначительной утечке газа. Поэтому профилактика вентиляционной системы жилых зданий является и профилактикой взрывобезопасности.

Меры по снижению ущерба при взрыве внутри помещения направлены на уменьшение избыточного давления. В основном это достигается использованием различных предохранительных конструкций, которые подразделяются на:

• разрушающиеся (стеклянные оконные проемы, легко-сбрасываемые конструкции – ЛСК);

• вращающиеся;

• смещающиеся.

Тема 5. Эвакуация людей при пожаре. Требования по обеспечению безопасной эвакуации. Исследования во времени задержки эвакуации. Данные по скорости передвижения людей на характерных участках при эвакуации. Влияние плотности людей на эти скорости.

Эвакуация – организованный выход из очага пожара без получения ОФП.

Основными критериями обеспечения безопасности людей при эвакуации являются: своевременность и беспрепятственность.

Нормирование времени задержки эвакуации:

• 0,5 мин (для этажа пожара);

• 2 мин (для других этажей).

Расчетные зависимости между параметрами людских потоков представлены на рис. 5.1.

Р ИС. 5.1 Зависимости: а – скорость-плотность; б – интенсивность-плотность.

РИС. 5.2 Скорости движения людей при различных состояниях

Анализ литературных данных выявляет некоторые противоречия. Визуальное сопоставление графиков фактически игнорировало более 85% статистических данных, полученных более точными методами; ме­тодические же рекомендации: "можно принять зна­чения скорости для условий аварийного движения как среднего только от значений скоростей верх­ней половины поля, полученных для нормальных условий" явно противоречили утверждению, что в аварийных условиях, ''когда психологический фактор играет большую роль, скорость движения увеличивается при тех же плот­ностях потока", поскольку установ­ленные таким образом значения оказываются меньше значений скоростей, наблюдаемых в нор­мальных условиях.

Субъективное мнение "...не дали существен­ных отклонений" должно опираться на объектив­ные критерии математической статистики об одно­родности выборочных совокупностей случайных величин скоростей движения сравниваемых зави­симостей в каждом интервале плотности потока. Для этого средние значения и дисперсии выбороч­ных совокупностей должны незначимо отличаться и тогда их можно объединить в общую совокуп­ность. Для выяснения таких возможностей при­шлось впервые провести дисперсионный анализ всех зависимостей для каждого вида путей. Он по­казал несостоятельность мнения об отсутствии "существенных отклонений" в наблюдаемых зави­симостях.

Таблица 5.1 Значения и для различных видов пути

Вид пути		, чел./м2
Горизонтальный вне зданий	0,407	0,69
Горизонтальный в зданиях	0,295	0,51
Проем	0,295	0,65
Лестница вниз	0,400	0,89
Лестница вверх	0,305	0,67

Таблица 5.2 Значения скоростей свободного движения людей в потоке при различных категориях движения

Категории движения	Уровень эмоционального состояния	Скорость свободного движения по видам пути м/мин (м/с)
		горизонтальный, лестница вниз, проем	лестница вверх
Комфортное	0,00	49,0 (0,82)	27,0 (0,45)
Спокойное		66,0 (1,10)	38,0 (0,63)
Активное		90,0 (1,50)	55,0 (0,92)
Повышенной активности		120,0 (2,00)	75,0 (1,25)

В то же время дисперсионный анализ показал, что в первом интервале плотности людских потоков (0-1 чел./м²) образуется несколько групп однород­ных выборочных совокупностей. Поскольку в этом интервале плотность потока не оказывает влияния на скорость его движения (свободное движение людско­го потока ), то этот факт говорит о том, что психологические условия и, соответственно, эмоциональное состояние людей в сериях натурных наблюдений, давших однородные совокупности, были одинако­выми. Это позволило впервые объективно впервые объективно выявить определенные градации (с 20,33 ± 1,07 до 115,1 ± 3,66 м/мин) скорости людского потока от уровня психологического, эмоционального со­стояния составляющих его людей.

Поскольку при движении по каждому виду пути скорость движения людского потока зависит от уровня психологического состояния людей и плот­ности потока, то о влиянии плотности потока на его скорость движения следует судить по относи­тельному изменению значений скорости . Тогда очевидно, что и форма математического выражения зависимости скорости потока от его плотности и уровня эмоционального со­стояния людей для j-го пути имеет вид:

(5.1)

Такая общая форма математического выраже­ния зависимости скорости от определяющих ее факторов была найдена впервые вместо аппрокси­маций эмпирических средних значений полиномами наилучшего приближения высоких степеней.

Однако следовало найти закономерности изме­нения функции от изменений плотно­сти потока и изменений скорости свободного дви­жения людей в потоке от уровня их эмоционального состояния. В теории людских потоков интуитивно всегда понималась и декларировалась зависимость параметров людского потока от психологического и физического состояния людей, но не было ни одной работы, в которой бы вид этой зависимости обосно­вывался. Не было его ни в психологии, ни в психо­физиологии. Однако понимание того, что плот­ность потока является одним из видов воздействия на человека (также как и звук, свет), а скорость движения – реакция на него, удалось установить, что зависимость между ними подчиняется одному из психофизических законов (Вебера-Фехнера):

(5.2)

где, – эмпирически определяемый коэффициент;

– пороговое значение плотности, по до­стижении которого она начинает оказывать влияние на скорость движения.

Значения и были найдены в результате корреляционного анализа данных серий натурных наблюдений и экспериментов. Оценка установленных зависимостей при помощи теоретического кор­реляционного отношения η_m показала, что теснота связи между исследуемыми параметрами и практически функциональная (η_m > 0,98). Поэтому впервые общая зависимость случайной величины скорости движения людского потока от его плот­ности могла быть описана как элементарная слу­чайная функция. Носителем случайности в ней яв­ляется случайная величина скорости свободного движения , вариабельность которой зависит от индивидуальных физических данных составляю­щих поток людей и особенностей их эмоциональ­ных реакций на ситуацию.

Описание изменения скорости свободного дви­жения людского потока в зависимости от уровня эмоционального состояния людей, определяемого психологической напряженностью ситуаций, иска­лось не в виде строгой зависимости, а как тенден­ция общей закономерности изменения двигатель­ной активности человека при росте уровня его отрицательного эмоциональною состояния в раз­личных чрезвычайных ситуациях, изучаемой в ин­женерной психологии.